固体激光器热透镜焦距的自适应补偿

针对光泵浦固体激光器的热透镜效应,设计了热透镜焦距的自适应补偿系统,使光泵浦固体激光器在热透镜焦距宽域变化情况下,保持激光输出光斑大小稳定     

LD端面泵浦固体激光器模匹配的研究

本文给出了考虑热透镜效应后大功率光纤耦合输出端面泵浦的固体激光器的最佳模匹配模型。通过计算腔内任一振荡光线与中心轴振荡光线的光程差分布，得到了热透镜效应引起的衍射损耗，由此得到泵浦功率一不定期的情况下，泵浦光斑与腔内振荡光束的最佳模匹配系数。实验中采用泵浦功率为20W的半导体激光器泵浦Nd:YAG激光器，光纤芯径400微米，得到最佳配合系数为0.85。实验结果与数值计算结果相符合。     

LD泵浦固体激光器热透镜效应及优化设计的分析

LD泵浦固体激光器出现使激光器得到飞速发展,但是其在大功率运行时所表现出的强烈的热透镜效应,严重影响了激光器的稳定性和输出光的模式、光束质量.介绍了几种热透镜焦距fT和光束质量M2因子的估算公式,分析了热透镜改善的几种腔型设计.     

具有热透镜效应的LD端泵Z型腔的理论研究

由于采用大功率端面泵浦会在增益介质中产生热透镜效应,从而对激光器的运转产生严重的影响,本文利用端面泵浦固体激光棒有效热焦距的解析式得到谐振腔的稳区,并在考虑热透镜效应情况下对腔的参数和泵浦功率对稳区的影响进行讨论。     

双棒串接补偿热致双折射效应激光谐振腔

固体激光器中的热致双折射效应严重地限制了基模输出功率的提高,为了获得大功率高质量的激光输出,需要对热致双折射效应进行补偿.在理论上对双棒在腔内串接补偿热致双折射效应的条件进行了改进,通过设计合理的腔结构和腔内元器件,应用4f成像系统空间滤波器并考虑石英旋光器的厚度,使得腔内光束的退偏率降至2.5%以下.使用矩阵光学的方法简化了对含有这样一个复杂光学系统的谐振腔稳定性和腔内光束半径等特性的分析.通过在腔内加入一个正透镜来扩大基模体积,实验中在双氪灯连续抽运Nd∶YAG激光器中得到了61 W线性偏振的激光基模输出,表明在大基模体积谐振腔的设计中,双折射效应的补偿十分必要.     

大功率LD端抽运固体激光器谐振腔的研究

提出一种新方法在谐振腔内加入补偿透镜的方法,可消除热透镜效应的不利影响,从根本上解决纵向抽运的大功率化问题,并从理论上进行了系统的分析和实验上进行了验证. 对于端抽运二镜直谐振腔,目前均采用平凹腔,但平凹腔输出发散角较大.在腔内加入补偿透镜后,改用平行平面腔,可获得更小的输出发散角. 对于四透镜折叠谐振腔,通常腔长较长,当大功率LD端抽运时由于热效应的影响,根本无激光输出.但在腔内加入补偿透镜后,则很容易出光.实验上,用连续功率12 W的LD端抽运时,在腔长1.5 m情况下,获得1.14 W激光输出,转换效率近10%.(OC16)     

小尺寸固体激光器不稳定腔的两个参数的计算

设计小尺寸固体激光器不稳定腔时需要考虑取多大的放大倍数M,为了把不稳定腔激光器输出的球面波会聚为准平行光束,还需要知道球面波的曲率中心离输出反射镜的距离x.本文计算了x和M这两个参数,指出了必须考虑激光棒的热透镜效应才能得到正确的结果,还讨论了共振腔参数的变化如何影响x和M的值以及其他一些问题.     

侧面泵浦激光器热透镜效应的有限元分析

针对侧面泵浦的固体激光器工作介质产生的热透镜效应进行了分析,建立热传导方程。采用有限元分析的方法对不同泵浦条件下激光棒内的温度场和应力变化进行分析。提出补偿热透镜效应的有效措施。并通过实验对上述不同补偿条件下的热焦距进行测量比较。     

内热厚透境平行平面谐振腔的热稳定性

光泵固体激光器会在激光棒中引起轴向热伸长和径向折射率梯度.这可概括为一种热厚透镜效应.从输出腔镜处光束光斑参数对热透镜焦距的微商出发,直接导出内热厚透镜平行平面腔的热不灵敏条件,并对其适用范围进行了必要讨论.     

LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的热效应研究

在LD端面泵浦的高重频Nd：YAG激光器的光泵浦过程中产生的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素。从热传导方程入手,利用有限元法求得激光晶体中温度稳态分布的数值解,同时对其热透镜效应进行了计算分析,在此基础上运用传播圆一变换圆的图解分析法进行热稳腔的分离参数设计以补偿热透镜效应。该研究为进一步优化激光器设计,提高激光输出的稳定性奠定了基础。     

热透镜效应对固体激光器输出影响研究

对含热透镜的固体激光器谐振腔进行理论分析,得到等效谐振腔的G参数,分析讨论G参数随泵浦功率的变化,给出了不同腔型输出功率的变化情况.采用TmYAP激光器作为研究对象,由实验验让了不同腔型激光输出功率的变化,得出对平平腔固体激光器而言,短腔适合高功率输出的结论.     

单宽域有效动态稳定腔的理论与实验研究

根据谐振腔理论,详细分析了内含热透镜的平凹腔的动态稳定性.指出在某一特定情形下,平凹腔可以只存在单一的稳定区.在此基础上,笔者以最佳输出功率曲线为目标,选择了一组腔参数,实验结果表明,该激光器在较宽的泵浦功率范围内,其输出功率与输入呈现良好的线性关系.     

激光器腔镜变形分析及热管冷却方法研究

激光器运行中,腔镜的变形造成激光输出功率下降和光束质量变坏,大大制约了高功率激光器性能的提高。通过对激光器腔镜吸热产生的热变形及冷却流体对镜片压力变形分析,提出了热管冷却腔镜的方法,介绍了热管冷却原理和热管在导热方面的优点,设计了热管冷却腔镜方案,为有效控制强激光系统中镜片表面变形提供了有效途径。     

全固态单模Nd:YAG激光器输出特性优化的实验研究

为了实现高功率全固态激光器的高输出光束质量,使用1mm直径Nd:YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计来实现功率高于10W、光束质量接近衍射极限的TEM00模输出。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大,实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光斑圆率98.8%±0.8%、M2值为1.1的近衍射极限光束输出。结果表明,通过使用小口径激光棒提高激光器输出光束质量工程上可行。     

自聚焦透镜与倍频晶体构成的激光谐振腔

根据自聚焦透镜折射率的分布特性，对其成像原理进行了讨论。将用来耦合泵浦光的自矛焦透镜的一个端面加工成凹面并镀高反介质膜，与倍频晶体出射端面构成平-凹型全固态倍频激光谐振腔。这种激光器谐振腔结构简单、体积小、易于谐振、输出倍频激光效率高并且功率稳定。     

增益导引折射率反导引大模场光纤激光器特性分析

为了研究增益导引折射率反导引光纤激光器的功率分布及输出特性,根据此类光纤的结构原理和特点,建立了端面抽运的增益导引折射率反导引光纤激光器的基模光速率方程,推导了避免激发高阶模的增益阈值判决条件,并运用弦切法和Runge-Kutta法数值求解了该速率方程,分析了光纤长度、腔镜反射率等参量对基模输出功率的影响.采用芯径为1...     

浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响

半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）需大功率窄线宽泵浦源,但市售半导体激光器输出线宽远远大于碱金属原子吸收谱宽,难以实现有效泵浦,因此需采用Littrow 外腔法压窄半导体激光器输出谱宽。Littrow 外腔系统中元件参数的选择直接影响大功率半导体激光器输出谱宽。为此文中沿入射光线方向构建外腔压窄模型,利用球面镜替代柱面镜,分析了微柱透镜阵列、光学系统和光栅元件对外腔输出谱宽的影响,模拟结果为微柱透镜阵列焦距越小、光栅刻线越密、球面镜焦距越大,外腔输出谱宽越窄,实验结果符合理论模型。     

热透镜效应补偿的高功率Nd:YAG激光器的优化设计

为了获得高功率、高光束质量的1064nm激光,采用凹透镜作为补偿透镜来补偿激光棒的热透镜效应。对补偿透镜的选取进行理论分析,并使用所设计的包含补偿透镜的平平谐振腔Nd:YAG激光器进行了实验验证。在实验中,使用焦距为250mm的凹透镜、透过率为30%的输出耦合镜,获得了55W的高功率、高光束质量的1064nm激光输出。结果表明,此项研究对高功率、高光束质量激光器谐振腔的设计是有帮助的。     

连续钛宝石激光器波长调谐特性及斜效率的测量

采用四镜折叠驻波腔，以氩离子激光器的可见多谱线输出纵向激励，用国产钛宝石激光棒实现了连续激光运转。使用三套腔镜得到的波长调谐范围分别为６８０～７６０ｕｍ、７３０～８４０ｕｍ、９７０～１０１０ｎｍ，峰值波长约为７８０ｕｍ。当输出透射率为１１．７６％、泵浦功率约１０．０Ｗ时，获得７８０ｕｍ波长的激光最大输出功率约２．３５Ｗ，斜效率为３３．４９％。     

双端抽运双Nd:YVO4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd:YVO4绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔。在双端抽运双Nd:YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%。结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。